JP3307980B2

JP3307980B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP3307980B2
Application number: JP09519492A
Authority: JP
Inventors: 春男天田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 2002-07-29
Anticipated expiration: 2017-07-29
Also published as: JPH05293358A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流動体供給技術に関する
ものであり、特に半導体製造業，液晶基板製造業，磁気
ディスク製造業，多層配線基板製造業，光学部品製造業
をはじめ化学薬品製造業における液体供給技術に利用し
て有効である。

【０００２】本発明は液体を高純度な状態で、精密に速
度制御しながら安定して、定量供給する液体供給装置に
適用される。

【０００３】

【従来の技術】半導体製造業をはじめ、液晶基板製造
業，磁気ディスク製造業等の製造プロセスでは、純水，
酸，アルカリ，有機溶剤，液晶，ホトレジスト等の液体
を用いた化学プロセスが多用されている。

【０００４】半導体製造プロセスについてみてみると、
これらの薬液処理プロセスにより製造される要求加工寸
法が0.５μｍから、0.３μｍへと微細化され、薬液中の
気泡，異物等の不純物混入による形状不良が多発し、気
泡、異物等の液中不純物を除去し、クリーンな状態で薬
液供給する技術が要求されている。

【０００５】さらに、ホトレジスト回転塗布処理装置の
例にあるように、ホトレジスト滴下時に、滴下ノズル内
にホトレジスト液を引き込む動作（以下サックバックと
称す）が変動すると、液垂れや、滴下ノズル先端部に付
着物が生成される。この付着物が、滴下したホトレジス
ト液中に混入し、異物および塗布ムラ発生の原因とな
る。ホトレジスト液の供給速度が変動すると、ホトレジ
スト液中に気泡を発生させたり、半導体ウェハ上にホト
レジスト液を滴下した際に、気泡を巻き込み塗布膜厚精
度低下、異物発生の原因となる。

【０００６】これらの問題解決を図る狙いから、従来技
術として種々の液体供給装置が提案されている。

【０００７】例えば、供給液中の気泡および異物混入を
避ける手段として、フィルタ，ポンプ，制御弁を一体化
し、液体供給系内の液溜りを防止し、フィルタにより異
物を除去する方法が特表昭６４−５００１３５号公報に
より公知である。

【０００８】さらに、滴下ノズル内のサックバック量変
動による液垂れ防止と、供給量変動防止手段としては、
滴下ノズル内のサックバック量を光学的に計測し、制御
する方法が特開昭６４−２１９２４号公報と、サックバ
ック弁に作用する駆動圧力値を制御して、サックバック
弁動作速度を制御する。これにより、ゆっくりした速度
で、滴下ノズル内にサックバックして液垂れ防止を行な
う方法が実開平２−８１６３０号公報で公知である。

【０００９】さらに、液体供給量およびサックバック量
の変動を防止する手段として、液体容器内の液体に作用
する加圧力と負圧力を切り替えて制御し、液体供給弁の
開閉タイミングを独立に制御する方法が、特開昭６３−
７６３２７号公報に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術は短
期的にはそれなりの効果があるが、長期的には完全では
なく、供給液中の気泡、異物等の不純物を完全に除去
し、高純度な状態で供給速度およびサックバック速度を
精密に制御しながら、精度良く定量供給し、滴下ノズル
からの液垂れ防止を図ることができないことが、本発明
者によって明らかにされた。すなわち、特表昭６４−５
００１３５号記載の液体供給手段では、液体をダイヤフ
ラム膜で負圧吸引し、加圧圧送する。この負圧吸引する
際に、吸引液中に気泡が発生しフィルタ膜にトラップさ
れる。

【００１１】このフィルタ膜にトラップされた気泡がエ
アベント部から完全に除去できなく、フィルタ膜にトラ
ップされた気泡量に応じ、フィルタろ過面積が減少し、
フィルタ圧損が高くなることが本発明者により明らかに
された。

【００１２】このように、フィルタ圧損が高くなると、
フィルタ膜に作用する液圧が高くなり、ゲル状異物がフ
ィルタ膜を透過し、フィルタ膜による異物除去効率が悪
くなることが明らかになった。

【００１３】さらに、フィルタ膜圧損変動により、ポン
プ圧力を定圧制御しても液供給速度が変動し、液を定量
定速供給できなくなる問題が発生することが明らかにな
った。さらに、本発明者が液供給速度に関するミクロな
解析を行なった結果、液体供給装置に構成された液体供
給開閉弁の開閉速度が変動すると、液体供給速度が変動
する問題が明らかになった。

【００１４】この問題は、特開昭６３−７６３２７号公
報に共通する問題である。この特開昭６３−７６３２７
号公報では、別の問題として液体収納容器内の液体に、
直接、ガス加圧を作用させるため、液中にガスが溶け込
み、液供給過程で溶け込んだガスが発泡し、気泡混入の
原因にもなる。

【００１５】一方、本発明者は液体滴下後のサックバッ
ク時に発生する液垂れと滴下ノズル汚れのメカニズムに
ついて、シリコンオイルを用いて分析した。

【００１６】その結果を図８に示す。サックバック弁吸
引動作速度が適正速度でも、液体供給開閉弁の開動作速
度が変動することにより、滴下ノズルから液が飛び出し
て止まる現象や、滴下ノズルから液垂れする現象が生じ
る。

【００１７】具体的には、（１）サックバック弁吸引速
度が適正でも、開閉弁の閉動作速度が速過ぎると液が、
滴下ノズルから飛び出して止まる現象が生じる。

【００１８】（２）サックバック弁吸引速度が適正で
も、開閉弁の閉動作速度が遅過ぎると、液垂れ現象が生
じる。

【００１９】これに伴い、滴下ノズル先端部が汚れる問
題が発生すると共に、サックバック量と供給量が変動す
ることが明らかになった。

【００２０】さらに、液体供給開閉弁の開閉動作速度と
液体供給量の関係についても、本発明者は分析した。こ
の結果、（１）開閉弁の開動作速度が速いと、液体供給
初期速度が速くなり供給量も多くなる。

【００２１】（２）開閉弁の開速度が遅いと、液体供給
初期速度が遅くなり供給量も少なくなる。

【００２２】（３）開閉弁の閉速度が速いと、液体供給
遮断速度が速くなり供給量が少なくなる。

【００２３】（４）開閉弁の閉速度が遅いと、液体供給
遮断速度が遅くなり供給量が多くなる。

【００２４】これらのことから、特開昭６４−２１９２
４号公報，実開平２−８１６３０号公報で公知であるサ
ックバック変動防止手段では、液垂れ発生および滴下ノ
ズル先端汚れ防止は解決できないことが明らかになっ
た。

【００２５】本発明の目的は、以上述べた問題を解決す
べく、流動体供給装置を構成する流動体供給制御要素
（流動体供給部，流動体供給開閉弁，流動体垂れ防止サ
ックバック弁）について、動作タイミングと動作速度の
両面から組合せ動作制御し、流動体垂れなく、かつ、ク
リーンな状態で定量定速供給する流動体供給技術を提供
することにある。

【００２６】本発明の他の目的は、ガスの溶け込みや流
動体吸引動作などに起因する流動体中の気泡発生を防止
することが可能な流動体供給技術を提供することにあ
る。

【００２７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば以下の通
りである。

【００２９】すなわち、本発明の半導体装置の製造方法
は、収納したレジスト液を供給するレジスト液供給機能
部と、供給されたレジスト液の供給と遮断を行うレジス
ト液供給開閉弁機能部と、レジスト液垂れ防止機能部
と、これら各要素を制御する構成要素動作制御部とを有
するレジスト液供給システムを用いた半導体装置の製造
方法であって、前記レジスト液の粘度、供給量およびサ
ックバック量を含むレジスト液供給制御情報と、前記レ
ジスト液を供給する供給系の圧力損失、前記各構成要素
の動作時定数を含む制御補正値情報とを前記構成要素動
作制御部に設定する工程と、前記レジスト液供給制御情
報と前記制御補正値情報を用いて、前記レジスト液供給
機能部の供給停止状態から供給状態に切り替える動作タ
イミングを制御し、半導体ウエハ上にホトレジスト液を
滴下する工程とを有するものである。

【００３０】具体的には、たとえば、流動体供給機能部
である流動体圧送機能部に所定加圧力を設定できる流動
体圧送機能圧力制御部を接続し、流動体供給開閉機能部
である流動体供給開閉弁の開閉動作タイミングと動作速
度を所定値に設定できる開閉弁動作制御部を接続し、さ
らに流動体垂れ防止機能部であるサックバック弁の引込
み動作および押し出し動作タイミングと動作速度を所定
値に設定できる流動体垂れ防止動作制御部を接続する。

【００３１】さらに、流動体圧送機能圧力制御部，流動
体供給開閉弁動作制御部および、流動体垂れ防止動作制
御部は主制御部に接続されている。主制御部は設定され
た流動体供給制御条件［流動体の粘度，供給速度（また
は供給時間），供給量，サックバック速度（またはサッ
クバック時間），サックバック量等］に応じ、流動体圧
送機能圧力制御部を制御し、流動体供給機能部の加圧タ
イミング，加圧力立ち上げプロファイル，加圧力立ち下
げプロファイルを制御する。同時に、流動体供給開閉弁
動作制御部を制御し、流動体供給開閉弁の開動作タイミ
ングと開動作速度および閉動作タイミングと閉動作速度
を制御する。さらに、流動体垂れ防止動作制御部を制御
し、流動体垂れ防止機能部の押出し動作タイミングと押
出し動作速度および引込み動作タイミングと引込み動作
速度を制御する。特に、主制御部ではこれらを統合制御
し、流動体供給制御条件を安定して精度良く維持する。

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【作用】上記した手段によれば、流動体の粘度，供給速
度（または供給時間），供給量等の定量定速供給に関す
る入力情報とサックバック速度（またはサックバック時
間），サックバック量等の定量定速サックバックに関す
る入力情報を主制御部に入力すると、主制御部は流動体
供給装置に構成された流動体供給機能部，流動体供給開
閉弁機能部，流動体垂れ防止機能部等の各流動体供給制
御要素について、動作タイミングと動作速度の両面から
最適制御する。

【００３５】例えば、主制御部は流動体供給機能部に作
用させる加圧力値を、実験的に求めた下式で示される粘
度パラメータ，流動体供給系の圧力損失パラメータより
求め設定する。

【００３６】Ｐ＝ｆ（ｑ，η，α）Ｐ；流動体供給機能部に作用する加圧力値ｑ；流動体の供給速度（＝供給量／供給時間） η；流動体の粘度 α；流動体供給系の圧力損失（フィルタ圧力損失，供給
配管圧力損失）一方、主制御部では流動体供給開閉弁機能部の開閉動作
タイミングと、開閉動作速度を流動体粘度パラメータと
流動体供給系の圧力損失パラメータおよび、流動体垂れ
防止機能部動作タイミングと動作速度の関係から、実験
的に求められた値により自動的に制御する。

【００３７】同様に、主制御部は流動体垂れ防止機能部
についても、引込み動作タイミングと動作速度および、
押し出し動作タイミングと動作速度も、流動体粘度パラ
メータと流動体供給系の圧力損失パラメータおよび流動
体供給開閉弁機能部動作タイミングと動作速度の関係か
ら実験的に求められた値により自動的に制御する。以上
のように、本発明によれば、主制御部に流動体供給制御
条件情報（流動体の粘度，流動体の供給速度，流動体の
供給量，流動体のサックバック速度，流動体のサックバ
ック量）を入力することにより、主制御部は流動体供給
装置に構成された流動体供給機能部，流動体供給開閉弁
機能部，流動体垂れ防止機能部等の各流動体供給制御要
素の動作タイミングと動作速度を最適制御することか
ら、流動体垂れなく、かつ、クリーンな状態で定量定速
供給し、定量定速サックバックすることができる。

【００３８】

【実施例１】図１は、本発明の一実施例である流動体供
給装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。

【００３９】本実施例の構成では、収納した流動体１を
供給する流動体供給機能部２，供給された流動体１の供
給と遮断を行なう流動体供給開閉弁機能部３，流動体供
給機能部２と流動体供給開閉弁機能部３により、流動体
１の滴下ノズル４からの定量定速滴下５を実現する。

【００４０】流動体供給開閉弁機能部３から滴下ノズル
４に至る流動体１の通路には、流動体垂れ防止機能部７
が設けられており、流動体１の滴下ノズル４内への定量
定速サックバック６を行う。

【００４１】さらに、流動体供給機能部２，流動体供給
開閉弁機能部３，流動体垂れ防止機能部７は、構成要素
動作制御部８の配下で統括制御されている。

【００４２】構成要素動作制御部８には、流動体１の粘
度，流動体１の供給速度，流動体１の供給量，流動体１
のサックバック速度，流動体１のサックバック量等の流
動体供給制御条件情報９と流動体供給装置システムにお
ける図示しない配管経路などが決定されると定まる流動
体供給系の圧力損失，構成された各流動体供給制御要素
の動作時定数等の制御補正値情報１０を設定する。

【００４３】図２で示す流動体供給装置制御部動作チャ
ート図により、図１で示した流動体供給システムの動作
機能について説明する。構成要素動作制御部８は、流動
体供給制御条件情報９と制御補正値情報１０により、各
流動体供給制御要素である流動体供給機能部２，流動体
供給開閉弁機能部３，流動体垂れ防止機能部７を制御す
る。

【００４４】構成要素動作制御部８は、流動体供給機能
部動作制御信号１１により、図２に示すように、流動体
供給機能部２を供給停止状態から、供給状態に切り換え
る動作タイミングＴ₁と動作スピードＳ₁を制御する。

【００４５】同様に、流動体供給機能部２を供給状態か
ら供給停止状態に切り換える動作タイミングＴ₁₁と動作
スピードＳ₆を制御する。

【００４６】さらに、構成要素動作制御部８は、流動体
供給機能部２の動作状態を流動体供給機能部動作状態情
報１２として取り込む。同様に、構成要素動作制御部８
は、流動体供給開閉弁動作制御信号１３により、図２に
示すように、流動体供給開閉弁機能部３を閉状態から、
開状態に切り換える動作タイミングＴ₃と開動作スピー
ドＳ₂を制御し、また、流動体供給開閉弁機能部３を開
状態から、閉状態に切り換える動作タイミングＴ₈と閉
動作スピードＳ₅を制御する。

【００４７】同時に、構成要素動作制御部８は流動体供
給開閉弁機能部３の動作状態を流動体供給開閉弁動作状
態情報１４として取り込む。

【００４８】また、構成要素動作制御部８は、流動体垂
れ防止機能部動作制御信号１５により、図２に示すよう
に、流動体垂れ防止機能部７を引き込み状態から押出し
状態に切り換える動作タイミングＴ₅と押出し動作スピ
ードＳ₃を制御し、押出し状態から引込み状態に切り換
える動作タイミングＴ₇と引込み動作スピードＳ₄を制
御する。

【００４９】同時に、構成要素動作制御部８は、流動体
垂れ防止機能部７の動作状態を流動体垂れ防止機能部動
作状態情報１６として取り込む。

【００５０】以上のような構成の流動体供給装置の連携
した制御動作は、一例として次のようになる。

【００５１】初期状態として、流動体供給機能部２は供
給停止状態、流動体供給開閉弁機能部３は閉状態、流動
体垂れ防止機能部７は引込み状態にある。

【００５２】なお、構成要素動作制御部８には、流動体
１の粘度，流動体１の供給速度，流動体１の供給量，流
動体１のサックバック速度，流動体１のサックバック量
等の流動体供給制御条件情報９と、流動体供給系の圧力
損失，構成された各流動体供給制御要素の動作時定数等
の制御補正値情報１０を設定する。

【００５３】この状態から始動し、動作タイミングＴ₁
で流動体供給機能部２は供給停止状態から、供給状態に
切り換える。

【００５４】この時の切り換え動作スピードＳ₁は、流
動体供給制御条件情報９に基づき、構成要素動作制御部
８で、最適解が求められ流動体供給機能部動作制御信号
１１として制御される。

【００５５】動作タイミングＴ₂で、流動体供給機能部
２は供給状態になる。この状態から、遅延時間ｔ₁後の
動作タイミングＴ₃で、流動体供給開閉弁動作制御信号
１３により、流動体供給開閉弁機能部３は閉状態から開
状態に切り換える。この時の遅延時間ｔ₁および開動作
スピードＳ₂は、流動体供給制御条件情報９と制御補正
値情報１０に基づき、構成要素動作制御部８で最適制御
値を決定する。流動体供給開閉弁機能部３は決定された
開動作スピードＳ₂で開き、動作タイミングＴ₄で開状
態になる。

【００５６】この動作タイミングＴ₄後、遅延時間ｔ₂
後の動作タイミングＴ₅で流動体垂れ防止機能部７が、
流動体垂れ防止機能部動作制御信号１５により、押出し
動作スピードＳ₃で押出し動作される。動作タイミング
Ｔ₆で、流動体垂れ防止機能部７は押出し状態になる。

【００５７】その後、動作タイミングＴ₇で、構成要素
動作制御部８で決定された最適の流動体垂れ防止機能部
動作制御信号１５により、流動体垂れ防止機能部７を引
込み動作スピードＳ₄で引込み動作する。

【００５８】この動作タイミングＴ₇から遅延時間ｔ₃
後の動作タイミングＴ₈に、流動体供給開閉弁機能部３
を閉動作スピードＳ₅にて閉じる。この遅延時間ｔ₃と
流動体垂れ防止機能部７の引込み動作スピードＳ₄，流
動体供給開閉弁機能部３の閉動作スピードＳ₅は、前述
の図８で説明したように、流動体１の粘度等の流動特性
により決定される、滴下ノズルから液が飛び出す現象
や、液垂れする現象を防止する最適解として、構成要素
動作制御部８により決定される。

【００５９】動作タイミングＴ₁₀で、流動体垂れ防止機
能部７が引込み状態になり、遅延時間ｔ₄の動作タイミ
ングＴ₁₁で、流動体供給機能部２が供給状態から、供給
停止状態に切り換える。この切り換え動作スピードＳ₆
で切り換えられる。動作タイミングＴ₁₂で流動体供給機
能部２は供給停止状態となる。

【００６０】なお、図２で示す動作状態で、流動体供給
機能部２，流動体供給開閉弁機能部３，流動体垂れ防止
機能部７の動作状態は、それぞれ、流動体供給機能部動
作状態情報１２，流動体供給開閉弁動作状態情報１４，
流動体垂れ防止機能部動作状態情報１６として取り込
み、構成要素動作制御部８より、流動体供給制御状態情
報として外部出力する。

【００６１】図１，図２で示す本実施例の流動体供給装
置によれば、流動体１を、滴下ノズル４からの流動体垂
れ発生および流動体飛び出しによる滴下ノズル４の汚染
などを生じることなく、クリーンな状態で流動体１を定
量定速供給すると共に、定量定速サックバックすること
ができる。

【００６２】

【実施例２】本発明の流動体供給装置のさらに具体的な
一例として、図３に示すように、半導体ウェハ処理装置
であるホトレジスト塗布装置に用いられているホトレジ
スト供給装置に適用した場合を説明する。

【００６３】構成から説明すると、供給するホトレジス
ト液５０は加圧力により圧縮し、内容積が変化する内容
積変量型ホトレジスト容器５１内に収納されている。こ
の内容積変量型ホトレジスト容器５１は、加圧容器５２
内にセットする。具体的にはフィルタ５３を収納したフ
ィルタ収納容器５４の下部に、ホトレジスト容器シール
Ｏリング５５を介してネジ込まれている。

【００６４】この加圧容器５２とフィルタ収納容器５４
は加圧容器シールＯリング５６を介して、取外し可能な
クランプ保持具５７で組み立てられる。この加圧容器５
２には、加圧容器５２内を所定圧力値に制御する電空変
換レギュレータ５８が接続されている。

【００６５】一方、フィルタ収納容器５４にはフィルタ
５３が内蔵されている。このフィルタ５３はフィルタシ
ールＯリング５９，フィルタシールＯリング６０を介し
て、取外し可能なクランプ保持具６１により、キャップ
６２で固定されている。

【００６６】このキャップ６２にはフィルタ５３にトラ
ップされた気泡をトラップするエアトラップ部６３が設
けられている。このエアトラップ部６３の一番高い位置
にエア取出し口６４が設けられ、エアオペレート型のエ
アベント開閉弁６５が接続されている。さらに、このキ
ャップ６２には、フィルタ５３によりフィルタリングさ
れたホトレジスト液５０を取り出すホトレジスト取り出
し口６６が設けられ、エアオペレート型の無摺動開閉弁
６７，エアオペレート型の無摺動サックバック弁６８，
ホトレジスト滴下ノズル６９が接続されている。

【００６７】無摺動開閉弁６７には無摺動開閉弁６７を
エアオペレート駆動する加圧力を制御する電空変換レギ
ュレータ７０が接続され、無摺動サックバック弁６８に
は、無摺動サックバック弁６８をエアオペレート駆動す
る加圧力を制御する電空変換レギュレータ７１が接続さ
れている。

【００６８】加圧容器５２内の加圧力を制御する電空変
換レギュレータ５８、無摺動開閉弁６７をエアオペレー
ト駆動する加圧力を制御する電空変換レギュレータ７
０、無摺動サックバック弁６８をエアオペレート駆動す
る加圧力を制御する電空変換レギュレータ７１およびエ
アトラップ部６３にトラップされたエアを排気するエア
ベント開閉弁６５は、空圧制御部７２に接続されてい
る。さらに、空圧制御部７２は高圧エア源７３、ホトレ
ジスト供給制御部７４に接続されている。

【００６９】図４に、スプリングと空圧駆動を利用した
スプリング併用の無摺動サックバック弁６８の一例を示
し、図５に、スプリング併用の無摺動開閉弁６７の一例
を示す。

【００７０】図４の無摺動サックバック弁６８の構造に
ついて説明すると、スプリング併用の無摺動サックバッ
ク弁６８はホトレジスト液引込み部１００，ダイヤフラ
ム膜駆動制御室１０１，ダイヤフラム膜１０２から構成
されている。

【００７１】ホトレジスト液引込み部１００は、ホトレ
ジスト液５０を供給するインレット１０６，と吐出する
アウトレット１０７、ホトレジスト液引込みエリア１０
８から構成されている。

【００７２】ダイヤフラム膜１０２には、作用片１０３
ａを介して当該ダイヤフラム膜１０２の中心に付勢力を
作用させる円錐状のコイルバネ１０３が設けられ、ダイ
ヤフラム膜１０２を、ホトレジスト液引込みエリア１０
８の容積が増加する方向に、すなわち、ホトレジスト液
５０を、ホトレジスト滴下ノズル６９の内部に引込む方
向に常時付勢力を作用させている。ダイヤフラム膜１０
２はホトレジストシールＯリング１０４とエアシールＯ
リング１０５により、ホトレジスト液引込み部１００、
ダイヤフラム膜駆動制御室１０１にシール固定されてい
る。

【００７３】ダイヤフラム膜駆動制御室１０１はダイヤ
フラム膜１０２を空圧制御する駆動圧力制御エアポート
１０９が設けられている。

【００７４】なお、無摺動サックバック弁としては、上
述の図４に例示した構成に限らず、たとえば、図６に示
すように、ダイレクトダイヤフラム膜駆動型の無摺動サ
ックバック弁６８Ａとしてもよい、すなわち、無摺動サ
ックバック弁６８Ａは図４で示すスプリング併用の無摺
動サックバック弁６８と基本構造は同種であるが、ダイ
ヤフラム膜１０２を戻すコイルバネ１０３を取り除いた
ダイヤフラム膜１５０を用い、ダイヤフラム膜駆動制御
室１５１に作用する圧力のみを制御する点が異なってい
る。

【００７５】無摺動サックバック弁６８および６８Ａの
いずれの場合も、電空変換レギュレータ７１を介した高
圧エア源７３と、図示しない真空力制御部を介した真空
源により、ダイヤフラム膜駆動制御室１０１，ダイヤフ
ラム膜駆動制御室１５１の加圧，負圧吸引などを制御す
る。

【００７６】一方、図５の無摺動開閉弁６７の構造につ
いて説明すると、スプリング併用の無摺動開閉弁６７は
ホトレジスト供給遮断部１１０と、弁付きダイヤフラム
膜駆動制御室１１１，弁付きダイヤフラム膜１１２から
構成されている。

【００７７】弁付きダイヤフラム膜１１２は、ホトレジ
ストシールＯリング１１３，エアシールＯリング１１４
を介して、ホトレジスト供給遮断部１１０、弁付きダイ
ヤフラム膜駆動制御室１１１に固定されている。

【００７８】ホトレジスト供給遮断部１１０は、ホトレ
ジスト液５０を供給するインレット１１５，アウトレッ
ト１１６および弁座１１７から構成されている。弁付き
ダイヤフラム膜駆動制御室１１１には弁付きダイヤフラ
ム膜１１２をエア駆動させる駆動圧力制御エアポート１
１８と、作用片１１９ａを介して弁付きダイヤフラム膜
１１２を、弁座１１７から離間させる方向に付勢力を作
用するコイルバネ１１９から構成されている。

【００７９】なお、無摺動開閉弁６７の構造としては、
上述の図５に例示したものに限らず、図７に示すよう
に、ダイレクトダイヤフラム膜駆動型の無摺動開閉弁６
７Ａとしてもよい。このダイレクトダイヤフラム膜駆動
型の無摺動開閉弁６７Ａは、図５で示すスプリング併用
の無摺動開閉弁６７のコイルバネ１０３を取り除いて弁
付きダイヤフラム膜１６０のみで構成し、弁付きダイヤ
フラム膜駆動制御室１６１に作用する圧力を加圧力と真
空力（負圧力）を制御し、弁付きダイヤフラム膜１６０
を駆動制御し、ホトレジスト液供給の開閉動作を制御す
る点が異なっている。

【００８０】次に、図３により、ホトレジスト供給装置
の動作について説明する。ホトレジスト液の粘度，供給
量，供給時間（供給速度＝供給量／供給時間），サック
バック量，サックバック時間（サックバック速度＝サッ
クバック量／サックバック時間）等のホトレジスト液供
給条件情報７５とフィルタ圧力損失，供給系の圧力損
失，構成された無摺動開閉弁６７，無摺動サックバック
弁６８の動作時定数等の構成制御要素補正情報７６をホ
トレジスト供給制御部７４に設定して始動すると、ホト
レジスト液供給条件情報７５，構成制御要素補正情報７
６に基づき、ホトレジスト供給制御部７４は、図１，図
２で示した実施例と同様に、各構成制御要素の動作タイ
ミングと動作スピードを制御する。内容積変量型ホトレ
ジスト容器５１を収納した加圧容器５２に作用する圧力
値と加圧タイミングを、空圧制御部７２，電空変換レギ
ュレータ５８を介して最適制御し、無摺動開閉弁６７を
エアオペレート駆動する加圧値と加圧タイミングを空圧
制御部７２，電空変換レギュレータ７０を介して最適制
御し、無摺動サックバック弁６８をエアオペレート駆動
する加圧力値と加圧（負圧）タイミングを空圧制御部７
２，電空変換レギュレータ７１を介して最適制御する。

【００８１】これらの統合制御はホトレジスト供給制御
部７４で行ない、ホトレジスト滴下ノズル６９から、定
量定速吐出７７，定量定速サックバック７８する。

【００８２】このように、本実施例の場合には、ホトレ
ジスト液５０は、内容積変量型ホトレジスト容器５１の
内部において圧縮空気などの与圧流体に直接的に接する
ことなく間接的に加圧されることにより、ホトレジスト
滴下ノズル６９に送出されるととも、途中に介在する無
摺動開閉弁６７および無摺動サックバック弁６８のいず
れにおいても、圧縮空気などの制御流体に直接的に接す
ることがない。このため、ホトレジスト液５０に対する
ガスの溶け込みや気泡の混入などの不都合が確実に防止
される。

【００８３】さらに、無摺動開閉弁６７および無摺動サ
ックバック弁６８においては、上述の説明から明らかな
ように、ダイヤフラム膜の変形によって動作する構造で
あるため、摺動部がなく、たとえば通常のシリンダ−ピ
ストン型の動作原理を有する構造に比較して、流体圧や
負圧の印加に対する応答性が迅速かつ確実になり、ホト
レジスト供給制御部７４によるホトレジスト液５０の供
給／遮断動作動作や、サックバック動作を迅速かつ精密
に遂行することができる。

【００８４】以上の説明では、主として本発明者によつ
てなされた発明を、その背景となった利用分野である半
導体ウェハ処理装置について説明したが、これに限定さ
れること無く、特開昭５４−４８１６０号公報記載のレ
ジン塗布装置、特開昭５７−１７７３６５号公報記載の
カラーブラン管用フリットガラス塗布装置、特開昭５７
−１７７５７０号公報記載のマルチポッティング装置、
特開昭６０−９５９７７号公報記載の電子部品接着用デ
ィスペンサーをはじめ、化学工業、薬液工業、バイオテ
クノロジー関連工業、光学工業等で、高純度かつ精度良
く定速で、定量流動体を供給して処理する装置に適用し
て有効である。

【００８５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を説明すれば、下記の
通りである。

【００８６】（１）本発明では、流動体の粘度，供給速
度（または供給時間），供給量等の定量定速供給に関す
る入力情報とサックバック速度（またはサックバック時
間），サックバック量等の定量定速サックバックに関す
る入力情報を、主制御部に入力することにより、主制御
部は、流動体供給装置に構成された流動体供給機能部，
流動体供給開閉弁機能部，流動体垂れ防止機能部等の各
流動体供給制御要素の動作タイミングと動作速度を最適
制御することから、流動体を定量定速サックバックする
ことができる。

【００８７】（２）流動体供給開閉弁機能部，流動体垂
れ防止機能部の動作タイミングと動作速度を最適制御で
きることから、滴下ノズルから流動体が飛び出して止ま
る現象や、滴下ノズルから流動体垂れする現象が防止で
きる。この結果、滴下ノズル先端部が汚れる問題が生じ
ない。

【００８８】（３）流動体供給開閉弁機能部の開閉速度
を最適制御できることから、流動体供給速度を精度良く
制御でき、かつ、供給量も精度良く制御できる。

【００８９】（４）流動体供給開閉弁機能部の開閉速度
を最適制御できることから、流動体供給初速度と流動体
供給遮断速度を所定速度変化プロファイルを制御でき
る。

【００９０】（５）流動体供給手段として、流動体収納
容器を圧縮変形可能な構造体とし、流動体収納容器外か
ら加圧し、流動体に直接ガス加圧をすることなく、加圧
のみにより、流動体加圧圧送することから、流動体を負
圧に吸引吸入する際の気泡発生を防止できる。

【００９１】さらに、流動体に直接、ガス加圧しないこ
とから、流動体内にガスが溶け込む現象が防止できる。

【００９２】これらの相乗効果により、流動体供給時に
発生する流動体中の気泡発生を防止できる。

【００９３】（６）上記（１）〜（２）項の相乗効果と
して、異物，気泡の混入がないクリーンな状態で、流動
体を定量定速供給し、定量定速サックバックすることが
可能となる。

【００９４】（７）流動体の粘度，供給速度（または供
給時間），供給量等の定量供給に関する入力情報を入力
することにより、自動制御され、所定量、所定速度で、
所定時間、流動体を供給することができることから、流
動体の粘度の異なる種々の流動体を切替えて供給する時
に、各流動体供給制御要素を調整することなく、定量定
速供給することができる。

【００９５】（８）半導体ウェハ製造装置や液晶製造装
置等で用いられる感光性ホトレジスト供給装置として、
本発明を適用することにより、異物および気泡を混入さ
せることなく、クリーンな状態でホトレジストを供給す
ることができることから、形状欠陥の無い半導体素子パ
ターンや、液晶パターンを得ることができる。この結
果、高品質な半導体製品や液晶製品を製造することがで
きる。

【００９６】（９）本発明により、ホトレジスト等の流
動体を所要速度で精度良く供給でき、かつ、所要速度
で、所要量サックバックできることから、回転塗布装置
に適用した際には、塗布ムラ発生を生じること無く、高
精度な膜厚を得ることができる。

【００９７】（１０）本発明をホトレジスト回転塗布処
理装置に適用することにより、ホトレジスト滴下時にサ
ックバック速度とサックバック量を精度良く制御できる
ことから、液垂れや、滴下ノズル先端部に付着物が生成
されることが防止できる。

【００９８】この結果、滴下したホトレジスト液中に、
滴下ノズル先端部の付着物が混入することなく、ホトレ
ジスト塗布膜中に異物を生ぜす、かつ、塗布ムラ発生が
無くなる。

【００９９】（１１）同様に、本発明を、ホトレジスト
回転塗布処理装置に適用することにより、ホトレジスト
液を所要速度で精度良く、定量供給できるので、半導体
ウェハ等にホトレジスト液を滴下する際の気泡の巻き込
みがなくなるとともに、ホトレジスト液供給速度を精度
良く制御できるので、巻き込み気泡による塗布ムラ、塗
布膜厚の精度低下をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である流動体供給装置のシス
テム構成の一例を示すブロック図である。

【図２】その作用の一例を示す線図である。

【図３】本発明の他の実施例であるホトレジスト塗布装
置の構成の一例を示す略断面図である。

【図４】本発明の他の実施例であるホトレジスト塗布装
置を構成する無摺動サックバック弁の一例を示す略断面
図である。

【図５】本発明の他の実施例であるホトレジスト塗布装
置を構成する無摺動開閉弁の一例を示す略断面図であ
る。

【図６】本発明の他の実施例であるホトレジスト塗布装
置を構成する無摺動サックバック弁の一例を示す略断面
図である。

【図７】本発明の他の実施例であるホトレジスト塗布装
置を構成する無摺動開閉弁の一例を示す略断面図であ
る。

【図８】従来技術の問題点を説明する概念図である。

【符号の説明】

１流動体２流動体供給機能部（流動体供給機能制御要素）３流動体供給開閉弁機能部（流動体供給開閉弁制御要
素）４滴下ノズル（流動体供給ノズル）５定量定速滴下６定量定速サックバック７流動体垂れ防止機能部（流動体垂れ防止制御要素）８構成要素動作制御部（主制御部）９流動体供給制御条件情報１０制御補正値情報１１流動体供給機能部動作制御信号１２流動体供給機能部動作状態情報１３流動体供給開閉弁動作制御信号１４流動体供給開閉弁動作状態情報１５流動体垂れ防止機能部動作制御信号１６流動体垂れ防止機能部動作状態情報５０ホトレジスト液（流動体）５１内容積変量型ホトレジスト容器（流動体収納容
器）５２加圧容器（加圧機構）５３フィルタ５４フィルタ収納容器５５ホトレジスト容器シールＯリング５６加圧容器シールＯリング５７クランプ保持具５８電空変換レギュレータ５９フィルタシールＯリング６０フィルタシールＯリング６１クランプ保持具６２キャップ６３エアトラップ部６４エア取出し口６５エアベント開閉弁６６ホトレジスト取り出し口６７無摺動開閉弁（流動体供給開閉弁制御要素）６７Ａ無摺動開閉弁（流動体供給開閉弁制御要素）６８無摺動サックバック弁（流動体垂れ防止制御要
素）６８Ａ無摺動サックバック弁（流動体垂れ防止制御要
素）６９ホトレジスト滴下ノズル７０電空変換レギュレータ７１電空変換レギュレータ７２空圧制御部７３高圧エア源７４ホトレジスト供給制御部（主制御部）７５ホトレジスト液供給条件情報７６構成制御要素補正情報７７定量定速吐出７８定量定速サックバック１００ホトレジスト液引込み部１０１ダイヤフラム膜駆動制御室１０２ダイヤフラム膜（第２のダイヤフラム膜）１０３コイルバネ１０３ａ作用片１０４ホトレジストシールＯリング１０５エアシールＯリング１０６インレット１０７アウトレット１０８ホトレジスト液引込みエリア１０９駆動圧力制御エアポート１１０ホトレジスト供給遮断部１１１弁付きダイヤフラム膜駆動制御室１１２弁付きダイヤフラム膜（第１のダイヤフラム
膜）１１３ホトレジストシールＯリング１１４エアシールＯリング１１５インレット１１６アウトレット１１７弁座１１８駆動圧力制御エアポート１１９コイルバネ１１９ａ作用片１５０ダイヤフラム膜（第２のダイヤフラム膜）１５１ダイヤフラム膜駆動制御室１６０弁付きダイヤフラム膜（第１のダイヤフラム
膜）１６１弁付きダイヤフラム膜駆動制御室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/30 - 21/30 531 H01L 21/30 561 - 579 H01L 21/46 B01J 4/00 - 4/04 B05C 5/00 - 5/04 B05C 11/00 - 11/115

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】収納したレジスト液を供給するレジスト
液供給機能部と、供給されたレジスト液の供給と遮断を
行うレジスト液供給開閉弁機能部と、レジスト液垂れ防
止機能部と、これら各要素を制御する構成要素動作制御
部とを有するレジスト液供給システムを用いた半導体装
置の製造方法であって、前記レジスト液の粘度、供給量およびサックバック量を
含むレジスト液供給制御情報と、前記レジスト液を供給
する供給系の圧力損失、前記各構成要素の動作時定数を
含む制御補正値情報とを前記構成要素動作制御部に設定
する工程と、前記レジスト液供給制御情報と前記制御補正値情報を用
いて、前記レジスト液供給機能部の供給停止状態から供
給状態に切り替える動作タイミングを制御し、半導体ウ
エハ上にホトレジスト液を滴下する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】収納したレジスト液を供給するレジスト
液供給機能部と、供給されたレジスト液の供給と遮断を
行うレジスト液供給開閉弁機能部と、レジスト液垂れ防
止機能部と、これら各要素を制御する構成要素動作制御
部とを有するレジスト液供給システムを用いた半導体装
置の製造方法であって、前記レジスト液の粘度、供給量およびサックバック量を
含むレジスト液供給制御情報と、前記レジスト液を供給
する供給系の圧力損失、前記各構成要素の動作時定数を
含む制御補正値情報とを前記構成要素動作制御部に設定
する工程と、前記レジスト液供給制御情報と前記制御補正値情報を用
いて、前記レジスト液供給開閉弁機能部を閉状態から開
状態に切り替える動作タイミングを制御し、半導体ウエ
ハ上にホトレジスト液を滴下する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】収納したレジスト液を供給するレジスト
液供給機能部と、供給されたレジスト液の供給と遮断を
行うレジスト液供給開閉弁機能部と、レジスト液垂れ防
止機能部と、これら各要素を制御する構成要素動作制御
部とを有するレジスト液供給システムを用いた半導体装
置の製造方法であって、前記レジスト液の粘度、供給量およびサックバック量を
含むレジスト液供給制御情報と、前記レジスト液を供給
する供給系の圧力損失、前記各構成要素の動作時定数を
含む制御補正値情報とを前記構成要素動作制御部に設定
する工程と、前記レジスト液供給制御情報と前記制御補正値情報を用
いて、前記レジスト液垂れ防止機能部を引き込み状態か
ら押出し状態に切り替える動作タイミングを制御し、半
導体ウエハ上にホトレジスト液を滴下する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】収納したレジスト液を供給するレジスト
液供給機能部と、供給されたレジスト液の供給と遮断を
行うレジスト液供給開閉弁機能部と、レジスト液垂れ防
止機能部と、これら各要素を制御する構成要素動作制御
部とを有するレジスト液供給システムを用いた半導体装
置の製造方法であって、前記レジスト液の粘度、供給量およびサックバック量を
含むレジスト液供給制御情報と、前記レジスト液を供給
する供給系の圧力損失、前記各構成要素の動作時定数を
含む制御補正値情報とを前記構成要素動作制御部に設定
する工程と、前記レジスト液供給制御情報と前記制御補正値情報を用
いて、前記レジスト液供給機能部の供給停止状態から供
給状態に切り替える動作タイミング、前記レジスト液供
給開閉弁機能部を閉状態から開状態に切り替える動作タ
イミングおよび前記レジスト液垂れ防止機能部を引き込
み状態から押出し状態に切り替える動作タイミングを制
御し、半導体ウエハ上にホトレジスト液を滴下する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記レジスト液供給機能部の供給停止状
態から供給状態に切り替える動作タイミング、前記レジ
スト液供給開閉弁機能部を閉状態から開状態に切り替え
る動作タイミングおよび前記レジスト液垂れ防止機能部
を引き込み状態から押出し状態に切り替える動作タイミ
ングは、この順序で順次遅いことを特徴とする請求項４
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】収納したレジスト液を供給するレジスト
液供給機能部と、供給されたレジスト液の供給と遮断を
行うレジスト液供給開閉弁機能部と、レジスト液垂れ防
止機能部と、これら各要素を制御する構成要素動作制御
部とを有するレジスト液供給システムを用いた半導体装
置の製造方法であって、前記レジスト液の粘度、供給量およびサックバック量を
含むレジスト液供給制御情報と、前記レジスト液を供給
する供給系の圧力損失、前記各構成要素の動作時定数を
含む制御補正値情報とを前記構成要素動作制御部に設定
する工程と、前記レジスト液供給制御情報と前記制御補正値情報を用
いて、前記レジスト液供給機能部の供給停止状態から供
給状態に切り替える動作タイミングおよび供給状態から
供給停止状態に切り替える動作タイミングを制御し、半
導体ウエハ上にホトレジスト液を滴下する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】収納したレジスト液を供給するレジスト
液供給機能部と、供給されたレジスト液の供給と遮断を
行うレジスト液供給開閉弁機能部と、レジスト液垂れ防
止機能部と、これら各要素を制御する構成要素動作制御
部とを有するレジスト液供給システムを用いた半導体装
置の製造方法であって、前記レジスト液の粘度、供給量およびサックバック量を
含むレジスト液供給制御情報と、前記レジスト液を供給
する供給系の圧力損失、前記各構成要素の動作時定数を
含む制御補正値情報とを前記構成要素動作制御部に設定
する工程と、前記レジスト液供給制御情報と前記制御補正値情報を用
いて、前記レジスト液供給開閉弁機能部を閉状態から開
状態に切り替える動作タイミングおよび開状態から閉状
態に切り替える動作タイミングを制御し、半導体ウエハ
上にホトレジスト液を滴下する工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】収納したレジスト液を供給するレジスト
液供給機能部と、供給されたレジスト液の供給と遮断を
行うレジスト液供給開閉弁機能部と、レジスト液垂れ防
止機能部と、これら各要素を制御する構成要素動作制御
部とを有するレジスト液供給システムを用いた半導体装
置の製造方法であって、前記レジスト液の粘度、供給量およびサックバック量を
含むレジスト液供給制御情報と、前記レジスト液を供給
する供給系の圧力損失、前記各構成要素の動作時定数を
含む制御補正値情報とを前記構成要素動作制御部に設定
する工程と、前記レジスト液供給制御情報と前記制御補正値情報を用
いて、前記レジスト液垂れ防止機能部を引き込み状態か
ら押出し状態に切り替える動作タイミングおよび押出し
状態から引き込み状態に切り替える動作タイミングを制
御し、半導体ウエハ上にホトレジスト液を滴下する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】収納したレジスト液を供給するレジスト
液供給機能部と、供給されたレジスト液の供給と遮断を
行うレジスト液供給開閉弁機能部と、レジスト液垂れ防
止機能部と、これら各要素を制御する構成要素動作制御
部とを有するレジスト液供給システムを用いた半導体装
置の製造方法であって、前記レジスト液の粘度、供給量およびサックバック量を
含むレジスト液供給制御情報と、前記レジスト液を供給
する供給系の圧力損失、前記各構成要素の動作時定数を
含む制御補正値情報とを前記構成要素動作制御部に設定
する工程と、前記レジスト液供給制御情報と前記制御補正値情報を用
いて、前記レジスト液供給機能部の供給停止状態から供
給状態に切り替える動作タイミングおよび供給状態から
供給停止状態に切り替える動作タイミング、前記レジス
ト液供給開閉弁機能部を閉状態から開状態に切り替える
動作タイミングおよび開状態から閉状態に切り替える動
作タイミング、前記レジスト液垂れ防止機能部を引き込
み状態から押出し状態に切り替える動作タイミングおよ
び押出し状態から引き込み状態に切り替える動作タイミ
ングを制御し、半導体ウエハ上にホトレジスト液を滴下
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
【請求項１０】前記レジスト液垂れ防止機能部を押出
し状態から引き込み状態に切り替える動作タイミング、
前記レジスト液供給開閉弁機能部を開状態から閉状態に
切り替える動作タイミングおよび前記レジスト液供給機
能部の供給状態から供給停止状態に切り替える動作タイ
ミングは、この順序で順次遅いことを特徴とする請求項
９記載の半導体装置の製造方法。